DE4133538C2

DE4133538C2 - Process for the production of food-grade proteins from a protein-containing substance

Info

Publication number: DE4133538C2
Application number: DE4133538A
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dr Neumueller
Original assignee: Waldemar Dr Neumueller
Current assignee: NUPRON GMBH PROTEINWERK, 37176 NOERTEN-HARDENBERG,
Priority date: 1991-10-10
Filing date: 1991-10-10
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2011-10-11
Also published as: DE59202100D1; WO1993006741A1; CA2120716A1; JPH07502885A; ATE121906T1; EP0607234B1; RU2096967C1; DE4133538A1; DK0607234T3; EP0607234A1

Abstract

In the method described, a protein-containing substance is first taken up in an alkaline solvent to give a solution. Insoluble constituents of the substance are separated off, the solution is neutralized and desalinated, and then the proteins contained in the solution are concentrated. The decomposition of the protein-containing substance is carried out at room temperature using homogenization equipment. The heat dissipated into the protein-containing substance during homogenization is simultaneously removed. The pH of the alkaline solvent during the decomposition is over 11.5 and/or decomposition is carried out in the presence of a detergent, in particular sodium dodecyl sulphate (SDS).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei der Stärkegewinnung aus Kartoffeln, der Mehlgewinnung aus Getreide, der Tofuherstellung und der Gewinnung aus verschiedenen Pflanzen fallen proteinhaltige Substanzen als Nebenprodukte an, deren Verwertung bislang nicht oder nur mit unverhältnismäßig hohem Aufwand möglich ist. Bei der Stärkegewinnung aus Kartoffeln handelt es sich hierbei um denaturierte, durch Trocknung verhornte und nicht mehr lösbare Kartoffelproteinkonzentrate. Bei der Mehlgewinnung fällt Gluten an, der aufgrund seiner klebrigen Konsistenz nur in wenigen Bereichen genutzt werden kann. Nebenprodukte der Tofuherstellung und der Ölgewinnung sind proteinhaltige Schrote.The invention relates to a method according to the Preamble of claim 1. In starch production from potatoes, from flour from grain, the Tofu production and extraction from various Plants drop protein-containing substances as by-products whose recovery so far has not been or only with disproportionate effort is possible. In the Starch is obtained from potatoes denatured, horned by drying and no longer soluble potato protein concentrates. In flour production gluten occurs, due to its sticky consistency only can be used in a few areas. By - products of Tofu production and oil extraction are proteinaceous Grist.

Ein Verfahren zur Gewinnung von lebensmittelfähigen Proteinen aus einer proteinhaltigen Substanz, wobei eine Lösung durch Dispergieren der proteinhaltigen Substanz in einem alkalischen Lösungsmittel unter Einwirkung von Ultraschall erfolgt, wobei die durch die Ultraschalleinwirkung eingebrachte Wärmeenergie teilweise wieder entzogen wird und wobei das alkalische Lösungsmittel einen pH-Wert größer als 11,5 aufweist ist aus der US-PS 4 624 805 bekannt. Das Verfahren geht als proteinhaltige Substanz von unbehandelten landwirtschaftlichen Produkten, insbesondere Getreide aus. Das Getreide wird zermahlen und in das alkalische Lösungsmittel eingerührt. Zur Beschleunigung der Lösung der nativen Proteine wird die Mischung aus Getreidemehl und alkalischem Lösungsmittel mit Ultraschall behandelt. Die dabei eingebrachte Wärmeenergie wird der Mischung soweit entzogen, daß eine Temperatur von 54°C (180° Fahrenheit) nicht überschritten wird. Nach dem Dispergieren und Lösen der Proteine werden die unlöslichen Bestandteile der Eingangssubstanz von der Lösung abgetrennt, wobei die Lösung nach Neutralisation entsalzt wird und wobei die in der Lösung enthaltenen Proteine aufkonzentriert und durch Trocknung isoliert werden. Aus der US-PS 4 624 805 ist es auch bekannt, als alkalisches Lösungsmittel eine Alkohollösung zu verwenden und die Proteine in der Lösung durch Ultrafiltration aufzukonzentrieren. Bei einem ebenfalls in der US- Patentschrift beschriebenen Verfahren zur Gewinnung von lebensmittelfähigen Proteinen ohne die Einwirkung von Ultraschall auf die Mischung des Getreidemehls und des alkalischen Lösungsmittels werden in einzelnen Beispielen die Temperaturen bei dem alkalischen Dispergieren auf 38°C (100° Fahrenheit) konstant gehalten. Tiefere Temperaturen beim Lösen der Proteine sind nicht erwähnt. Durch die Einwirkung des Ultraschalls wird die Proteinausbeute bei einer Dauer des Dispergierens von 30 min um weniger als 10 Prozentpunkte erhöht. Der maximale Lösungsgrad der nativen Proteine, der zu einem Beispiel der US-PS 4 624 805 mit 30 min Ultraschallbehandlung angegeben ist, beträgt knapp 75% der eingesetzten Proteine. Die Ausbeute des bekannten Verfahrens ist damit vergleichsweise gering. Darüber hinaus sind bereits in dem Temperaturbereich zwischen 40 und 50°C Alkalischäden bei den aus der Eingangssubstanz gewonnenen Proteinen zu erwarten. Letztlich ist eine Ultraschallbehandlung bei einem Verfahren mit industriellem Maßstab kaum umsetzbar.A process for the production of food-grade proteins from a protein-containing substance, whereby a solution by Disperse the proteinaceous substance in one alkaline solvent under the influence of ultrasound takes place, due to the action of ultrasound heat energy is partially withdrawn and wherein the alkaline solvent has a pH greater than 11.5 has been known from US Pat. No. 4,624,805. The As a protein-containing substance, the process goes from untreated agricultural products, especially cereals. The grain is ground up and into the alkaline Solvent stirred in. To speed up the solution of the native protein is the mixture of corn flour and alkaline solvent treated with ultrasound. The thermal energy introduced into the mixture is sufficient withdrawn that a temperature of 54 ° C (180 ° Fahrenheit) is not exceeded. After dispersing and dissolving the Proteins become the insoluble components of the Input substance separated from the solution, the solution is desalted after neutralization and being in solution proteins contained and concentrated by drying be isolated. From US Pat. No. 4,624,805 it is also known to use an alcohol solution as an alkaline solvent and the proteins in the solution by ultrafiltration to concentrate. With another in the US Process described for obtaining food-grade proteins without the influence of Ultrasound on the mixture of the flour and the alkaline solvents are used in individual examples Temperatures in the alkaline dispersion to 38 ° C (100 ° Fahrenheit) kept constant. Lower temperatures at Dissolving the proteins are not mentioned. By the action of ultrasound, the protein yield over a period of Disperse 30 minutes by less than 10 percentage points elevated. The maximum degree of solubility of the native proteins, too an example of U.S. Patent 4,624,805 with 30 minutes Ultrasound treatment is specified, is just under 75% of the proteins used. The yield of the known method is comparatively low. Beyond that already alkali damage in the temperature range between 40 and 50 ° C for the proteins obtained from the input substance expect. Ultimately, ultrasound treatment is for one Processes on an industrial scale hardly feasible.

Von diesem Problem geht die WO 91/127 30 aus. Zu seiner Lösung wird eine Feinstvermahlung der proteinhaltigen, nativen Eingangssubstanz vorgeschlagen. Die Feinstvermahlung erfolgt nach Zugabe von Wasser zu dem vorzerkleinerten Getreide in einem Attritor. Während des anschließenden Dispergierens für mindestens eine Stunde wird die Mischung des feinstvermahlenen Getreides und des alkalischen Lösungsmittels auf eine Temperatur von ca. 50°C eingestellt und dort gehalten. Zwar ist dieses bekannte Verfahren leichter in einem industriellen Maßstab anwendbar, die Proteinausbeute ist jedoch weiterhin vergleichsweise gering, und durch den Lösungsvorgang bei 50°C sind Alkalischäden unvermeidbar. Neben dem eigentlichen Lösen der Proteine ist es aus der WO 91/127 30 bekannt, die proteinhaltige Substanz vor deren Dispergieren durch Extraktion mit Hexan zu entfetten.WO 91/127 30 starts from this problem. To his Solution is a fine grinding of the protein-containing, native input substance proposed. The finest grinding takes place after adding water to the pre-shredded Cereals in an attritor. During the subsequent The mixture is dispersed for at least one hour of the finely ground grain and the alkaline Solvent to a temperature of about 50 ° C. and kept there. Although this is known method easier to apply on an industrial scale, the Protein yield is still comparatively low, and the dissolution process at 50 ° C causes alkali damage unavoidable. In addition to the actual loosening of the proteins it is known from WO 91/127 30, the protein-containing substance before dispersing them by extraction with hexane degrease.

Aus der US-Z J. Agric. Food Chem. (A. Esen, Band 28, Nr. 3, Seiten 528-532, 1980, Washington) ist es bekannt, natives proteinhaltiges Material in Alkali unter Anwesenheit von Natriumdodecylsulfat (SDS) zu suspendieren. Dabei liegt der pH-Wert des alkalischen Lösungsmittels bei 10. Zur Beschleunigung des Lösens der nativen Proteine wird die Mischung aus einer proteinhaltigen Eingangssubstanz und dem alkalischen Lösungsmittel geschüttelt. Für eine Anwendung im großtechnischen Maßstab ist das bekannte Verfahren nicht vorgesehen.From US-Z J. Agric. Food Chem. (A. Esen, Volume 28, No. 3, Pages 528-532, 1980, Washington) it is known to be native proteinaceous material in alkali in the presence of Suspend sodium dodecyl sulfate (SDS). Here lies the pH of the alkaline solvent at 10. Zur This will accelerate the dissolution of the native proteins Mixture of a proteinaceous input substance and the alkaline solvent shaken. For an application in The known process is not on an industrial scale intended.

Ein Verfahren zur Gewinnung von lebensmittelfähigen Proteinen aus einer proteinhaltigen Substanz, wobei eine Lösung durch Dispergieren der proteinhaltigen Substanz in einem alkalischen Lösungsmittel erfolgt, wobei unlösliche Bestandteile der Substanz von der Lösung abgetrennt werden, wobei die Lösung nach Neutralisation entsalzt wird und wobei die in der Lösung enthaltenen Proteine aufkonzentriert und durch Trocknung isoliert werden, ist aus der US-PS 4 919 952 bekannt. Das Lösen der nativen Proteine erfolgt bei einem pH- Wert von 9 bis 11, bei Zimmertemperatur und unter Rühren. Ausgegangen wird von einem feinstzerkleinerten Eingangsmaterial. Nach dem Lösen werden die aufkonzentrierten Proteine mit Wasserstoffperoxyd entfärbt. Das bekannte Verfahren ist zwar auch in einem größeren Maßstab durchführbar, weist jedoch nur eine vergleichsweise geringe Proteinausbeute von weniger als 75% der in der Eingangssubstanz enthaltenen nativen Proteine auf. Dabei sind bereits Lösungszeiten von einer Stunde zugrunde gelegt. Das Auftreten nennenswerter Alkalischäden bei den gewonnenen Proteinen ist nicht zu befürchten. A process for the production of food-grade proteins from a protein-containing substance, whereby a solution by Disperse the proteinaceous substance in one alkaline solvent takes place, being insoluble Components of the substance are separated from the solution, the solution being desalted after neutralization, and wherein the proteins contained in the solution are concentrated and to be isolated by drying is known from US Pat. No. 4,919,952 known. The native proteins are dissolved at a pH Value from 9 to 11, at room temperature and with stirring. The starting point is a finely shredded one Input material. After loosening, the concentrated ones Decolorized proteins with hydrogen peroxide. The known The process is also on a larger scale feasible, but has only a comparatively small Protein yield less than 75% of that in the Native proteins contained in the input substance. Are there already based on solution times of one hour. The Significant alkali damage occurs in the recovered Proteins are not to be feared.

Ein Verfahren zur Gewinnung von lebensmittelfähigen Proteinen aus einer proteinhaltigen Substanz, wobei eine Lösung durch Dispergieren der proteinhaltigen Substanz in einem alkalischen Lösungsmittel gewonnen wird, wobei unlösliche Bestandteile der Substanz von der Lösung abgetrennt werden, wobei die Lösung nach Neutralisation entsalzt wird und wobei die in der Lösung enthaltenen Proteine aufkonzentriert und durch Trocknung isoliert werden, ist auch aus dem "Journal of Food Science" (1974, Band 39, Seiten 183-186) bekannt. Dieses bekannte Verfahren berücksichtigt jedoch die Gefahren einer Hydrolyse der Proteine und der dabei entstehenden Lysinoalanine und anderer Hydrolyseprodukte, die die Lebnesmittelfähigkeit der konzentrierten Produkte erheblich beeinträchtigen.A process for the production of food-grade proteins from a protein-containing substance, whereby a solution by Disperse the proteinaceous substance in one alkaline solvent is obtained, being insoluble Components of the substance are separated from the solution, the solution being desalted after neutralization, and wherein the proteins contained in the solution are concentrated and to be isolated by drying is also from the "Journal of Food Science "(1974, volume 39, pages 183-186). However, this known method takes into account the dangers hydrolysis of the proteins and the resulting ones Lysinoalanine and other hydrolysis products that the Concentrated products have substantial food capacity affect.

Ein Verfahren zum Gewinnen von lebensmittelfähigen Proteinen aus einer proteinhaltigen Substanz, wobei die in einer Lösung enthaltenen Proteine aufkonzentriert und durch Trocknung isoliert werden, ist aus der DE-OS 28 14 922 bekannt. Dieses Verfahren dient zur Gewinnung von nativem Kartoffelprotein aus Kartoffelfruchtwasser. Das Kartoffelfruchtwasser fällt im Rahmen der Stärkegewinnung beim Zerkleinern der Kartoffeln an. Die in dem Fruchtwasser enthaltenen Kartoffelproteine werden durch Ansäuern und Erhitzen des Kartoffelfruchtwassers in Gegenwart von SO₂ ausgeflockt, d. h. koaguliert. Anschließend wird der nicht koagulierte Anteil des Fruchtwassers möglichst weitgehend abgefiltert und der so enthaltene Filterkuchen getrocknet. Alternativ wird die Sprühtrocknung der in einer teilweise eingeengten Kartoffelfruchtwasser-Lösung enthaltenen Proteine beschrieben. Zur Entfernung des in dem so gewonnenen Kartoffelproteins in größerem Umfang enthaltenen Glycoalkaloids Solanin wird dessen saure Extraktion mit einem organischen Lösungsmittel, ausgewählt aus der Methanol, N- Butanol und Isopropanol umfassenden Gruppe, angeregt. Dieser Extraktion sollen die ausgeflockten Kartoffelproteine unterworfen werden. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist die Notwendigkeit, es direkt in den Stärkegewinnungsprozeß zu integrieren. Das anfallende Kartoffelfruchtwasser muß ob seiner großen Oxidationsempfindlichkeit sofort weiterverarbeitet werden. Schon bei der direkten Weiterverarbeitung des Kartoffelfruchtwassers wird gemäß der DE-OS 25 00 200 der Zusatz von Antioxydationsmitteln empfohlen. Die direkte Bindung des bekannten Verfahrens an den Stärkegewinnungsprozeß führt unter anderem dazu, daß es nur während der Kartoffelsaison durchgeführt werden kann. Für den Rest des Jahres stehen die entsprechenden Anlagen hingegen still. Das bekannte Verfahren hat sich auch aufgrund der zu seiner Durchführung notwendigen hohen Investitionskosten und des großen Verbrauchs an Chemikalien bei seiner Durchführung nicht durchsetzen können. Vielmehr wird das bei der Stärkegewinnung in dem Kartoffelfruchtwasser anfallende Kartoffelprotein ohne weitere Aufbereitung ausgefällt und getrocknet. Hierdurch entsteht das bekannte denaturierte, durch die Trocknung verhornte und nicht mehr lösbare Nebenprodukt.A process for obtaining food-grade proteins from a proteinaceous substance, which is in a solution proteins contained and concentrated by drying are isolated is known from DE-OS 28 14 922. This The process is used to obtain native potato protein from potato amniotic fluid. The potato amniotic fluid falls in As part of the starch production when the potatoes are crushed at. The potato proteins contained in the amniotic fluid are made by acidifying and heating the potato amniotic fluid flocculated in the presence of SO₂, d. H. coagulates. Then the uncoagulated portion of the Amniotic fluid filtered out as much as possible and so contained filter cake dried. Alternatively, the Spray drying the in a partially restricted Potato amniotic fluid solution containing proteins described. To remove the so obtained in the Potato protein contained on a larger scale Glycoalkaloids Solanin is its acidic extraction with a organic solvents selected from the methanol, N- Group comprising butanol and isopropanol. This The flocculated potato proteins are said to be extracted be subjected. A disadvantage of the known method is the need to put it right in the Integrate starch making process. The accruing Potato fruit water must be large Oxidation sensitivity can be processed immediately. Already with the direct further processing of the Potato fruit water is according to DE-OS 25 00 200 Addition of antioxidants recommended. The direct one Binding the known method to the Among other things, the starch gaining process only leads to it can be done during the potato season. For the The rest of the year, however, the corresponding facilities quiet. The known method has also become due to its implementation necessary high investment costs and of the large consumption of chemicals in its implementation cannot enforce. Rather, it will be at Starch extraction in the potato amniotic fluid Potato protein precipitated without further processing and dried. This creates the well-known denatured, cornified by drying and no longer solvable By-product.

Aus der DE-OS 28 14 922 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von aus Kartoffelfruchtwasser ausgefällten Kartoffelproteinen bekannt. Hier werden vor dem Trocknen in den Kartoffelproteinen enthaltene Begleitstoffe, insbesondere Lipide, Geruchs- und Geschmacksstoffe, durch Extraktion mit einem polaren Lösungsmittel wie beispielsweise Wasser, Ethanol oder Methanol entfernt. Anschließend werden die Kartoffelproteine sprüh-, gleichstrom- oder trommelgetrocknet. Nachteil bei diesem Verfahren ist wiederum die Notwendigkeit, es direkt am Ort des Anfalls des Kartoffelfruchtwassers bzw. der Kartoffelproteine bei der Stärkegewinnung durchzuführen. DE-OS 28 14 922 describes a process for the preparation of potato proteins precipitated from potato amniotic fluid known. Here are before drying in the Accompanying substances contained in potato proteins, in particular Lipids, smells and flavors, by extraction with a polar solvent such as water, Removed ethanol or methanol. Then the Sprayed, DC or potato proteins drum dried. The disadvantage of this method is again the need to get it right at the place of the seizure Potato fruit water or the potato proteins at the To carry out starch extraction.

Bei der Tofuherstellung ist es bekannt, proteinhaltiges Sojaschrot in einer Wasserlösung mit einem pH-Wert von bis zu 9,0 auszukochen. Hierbei geht ein Teil der Proteine in Lösung, ein beachtlicher Rest verbleibt jedoch in dem Sojaschrot.In tofu production, it is known to contain protein Soybean meal in a water solution with a pH of up to Boil 9.0. Here a part of the proteins goes in Solution, but a considerable remnant remains in that Soybean meal.

Aus "Die Nahrung" (1975, 19, 8, Seiten 687-688) ist ein Verfahren zur gleichzeitigen Gewinnung von Ölen und Proteinen aus pflanzlichen Rohstoffen bekannt, bei dem eine Feinstzerkleinerung der pflanzlichen Rohstoffe durch Ultraschallgeräte bzw. Hochfrequenzzerkleinerungsaggregate erfolgen soll. Die Feinstzerkleinerung der pflanzlichen Rohstoffe dient dabei ausschließlich der Zellzerstörung. Auf diese Weise wird das Extrahieren der Öle und Proteine aus dem pflanzlichen Rohmaterialien erleichtert bzw. erst ermöglicht.From "Die Lebensmittel" (1975, 19, 8, pages 687-688) is a Process for the simultaneous extraction of oils and proteins known from vegetable raw materials, in which a Very fine comminution of the vegetable raw materials Ultrasonic devices or high-frequency shredding units should take place. The finest shredding of the vegetable Raw materials are used exclusively for cell destruction. To this Way of extracting the oils and proteins from the vegetable raw materials facilitated or made possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubilden, daß eine großindustrielle Durchführung des Verfahrens möglich ist, bei der verschiedene proteinhaltige native und denaturierte Substanzen als Eingangsstoffe Verwendung finden können und bei der insbesondere das bekannte Nebenprodukt der Stärkeproduktion aus Kartoffeln aufbereitet werden kann, ohne daß Hydrolyseschäden an dem Verfahrensprodukt auftreten.The invention has for its object a method of type described in such a way that a large-scale industrial implementation of the process is possible at the various proteinaceous native and denatured Substances can be used as input substances and in which in particular the known by-product of Starch production from potatoes can be processed without that hydrolysis damage to the process product occur.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht, die die erfindungsgemäße Aufgabe auch lösen, wenn der alkalische Aufschluß unter Anwesenheit von Natriumdodecylsulfat (SDS) erfolgt, ohne daß das alkalische Lösungsmittel einen pH-Wert <11 aufweist. Überraschenderweise stellt sich heraus, daß eine Vielzahl ansonsten nicht lösbarer, proteinhaltiger Substanzen unter Homogenisation in dem stark alkalischen Lösungsmittel bei Zimmertemperatur aufschließbar, wobei trotz des hohen pH- Werts keine nennenswerte Hydrolyseschäden auftreten. Vielmehr weisen die aufgeschlossenen Proteine auch bei einer koagulierten Eingangssubstanzen eine nativen Proteinen vergleichbare Struktur auf. Sie sind quasi renaturiert. Bei dem Aufschluß gehen vorwiegend die in der Substanz enthaltenen Proteine in Lösung, so daß unlösliche Bestandteile leicht abzutrennen sind. Dies kann beispielsweise durch Zentrifugieren oder eine geeignete Filtertechnik durchgeführt werden. Häufig mag auch eine weitergehende Aufbereitung, d. h. Reinigung der Lösung von Begleitstoffen sinnvoll sein. Das Neutralisieren und Entsalzen der alkalischen Lösung führt zu einem hochwertigen, geschmacksneutralen Endprodukt. Durch die Homogenisation der Mischung aus proteinhaltiger Substanz und dem alkalischen Lösungsmittel wird der Aufschluß der Proteine extrem beschleunigt, und sie erreicht einen maximalen Wirkungsgrad. Dabei ermöglicht die Homogenisation mittels Hochdruckdesintegration die großtechnische Realisierung des neuen Verfahrens. Die Hochdruckdesintegration ist beispielsweise von der Milchhomogenisierung her bekannt. Hier stehen bereits entsprechende Geräte zur Verfügung, die auch für das neue Verfahren verwendbar sind. Homogenisation mittels Ultraschall ist auf den Labormaßstab beschränkt. Die durch die Homogenisation in die Mischung eingebrachte Energie ist der Mischung, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines Wärmetauschers wieder zu entziehen. In jedem Fall muß ein erwärmen der Mischung über Zimmertemperatur hinaus unterbunden werden, um der Hydrolyse der Proteine keinen Vorschub zu leisten.According to the invention, this is due to the characteristic features of claim 1 achieved that the invention Also solve the problem if the alkaline digestion is below Sodium dodecyl sulfate (SDS) is present without the alkaline solvent has a pH <11. Surprisingly, it turns out that a variety otherwise insoluble, proteinaceous substances under Homogenization in the strongly alkaline solvent Room temperature unlockable, whereby despite the high pH Worth mentioning no significant hydrolysis damage. Much more have the digested proteins in one coagulated input substances a native protein comparable structure. They are quasi renatured. At the main focus is on the substance contained proteins in solution so that insoluble Components can be easily separated. This can for example by centrifugation or a suitable one Filter technology can be carried out. Often one also likes further processing, d. H. Purification of the solution from Accompanying substances make sense. Neutralizing and Desalting the alkaline solution leads to a high quality, tasteless final product. By homogenizing the Mixture of proteinaceous substance and the alkaline The digestion of proteins becomes extreme solvent accelerates, and it achieves maximum efficiency. Homogenization enables High pressure disintegration the large-scale implementation of the new process. The high pressure disintegration is known for example from milk homogenization. Here Corresponding devices are already available can be used for the new process. Homogenization by means of ultrasound is limited to the laboratory scale. The energy introduced into the mixture by homogenization is the mixture, for example with the help of a To withdraw heat exchanger again. In any case, a warm the mixture above room temperature be prevented to prevent the hydrolysis of the proteins To provide feed.

Bei der Homogenisation des Gemisches aus Lösungsmittel und proteinhaltiger Substanz hat sich ein pH-Wert von ca. 12,5 als besonders vorteilhaft herausgestellt. Grundsätzlich sollte immer nur soviel Alkali wie nötig eingesetzt werden, da mit steigendem pH-Wert auch die Gefahr der Hydrolyse anwächst. When homogenizing the mixture of solvent and protein-containing substance has a pH of approx. 12.5 turned out to be particularly advantageous. Basically should only ever use as much alkali as necessary, as the pH increases, so does the risk of hydrolysis grows.

Das Natriumdodecylsulfat (SDS) kann nach dem Aufschluß mit Kaliumsalzen ausgefällt und auf diese Weise von den Proteinen entfernt werden. Der Einsatz von SDS ermöglicht den Aufschluß von bei der Tofuherstellung und der Ölgewinnung aus Pflanzen anfallenden Schroten schon bei einem pH-Wert von weniger als 10. Mit den Kaliumsalzen kann das SDS bis auf einen unschädlichen Rest problemlos ausgefällt werden.The sodium dodecyl sulfate (SDS) can be digested with Potassium salts precipitated and in this way from the proteins be removed. The use of SDS enables information of tofu production and oil production from plants resulting grist at a pH of less than 10. With the potassium salts, the SDS can save one harmless rest can be precipitated easily.

Das alkalische Lösungsmittel kann eine Alkohollösung sein. Alkohollösungen als alkalische Lösungsmittel sind zur kostengünstigen Durchführung des neuen Verfahrens besonders geeignet.The alkaline solvent can be an alcohol solution. Alcohol solutions as alkaline solvents are used inexpensive implementation of the new method particularly suitable.

Die in der Lösung befindlichen Proteine können durch Ultrafiltration aufkonzentriert werden und die Lösung kann durch Diafiltration entsalzt werden. Die bekannte Ultrafiltration zum Aufkonzentrieren der Lösung gestattet eine erneute Verwendung des abgefilterten Lösungsmittels und verringert die Wärmeenergie, die bei der Trocknung der Proteine zugeführt werden muß. Die Diafiltration zum Entsalzen der Lösung ist insbesondere insofern vorteilhaft, als daß es sich um ein mechanisches Verfahren handelt, also kein erneuter Einsatz von Chemikalien erforderlich ist. Außerdem ist mit der Diafiltration eine weitergehende Aufbereitung, d. h. Reinigung der Lösung verbunden. Die Ausschlußgrenze bei der Diafiltration liegt vorteilhaft bei 10 000 Dalton.The proteins in the solution can by Ultrafiltration can be concentrated and the solution can be desalted by diafiltration. The well-known Ultrafiltration allowed to concentrate the solution reuse of the filtered solvent and reduces the thermal energy required for drying the Proteins must be supplied. The diafiltration to Desalting the solution is particularly advantageous in that than that it is a mechanical process, so no need to use chemicals again. In addition, diafiltration is a further one Preparation, d. H. Cleaning the solution connected. The The exclusion limit for diafiltration is advantageously included 10,000 daltons.

Von der proteinhaltigen Substanz können vor deren Aufschließen organoleptische Verbindungen, insbesondere Glycoalkaloide und Lipide durch saure Extraktion und anschließende Heißfiltration abgetrennt werden. Dieser Verfahrensschritt ist insbesondere zur Entfernung des Solanins aus kartoffelproteinhaltigen Substanzen sinnvoll. Für den Umfang der notwendigerweise einzusetzenden Chemikalien stellt es sich als günstig heraus, die saure Extraktion an der mechanisch zerkleinerten, aber noch nicht aufgeschlossenen Substanz durchzuführen. Unter Aspekten der Lebensmitteleignung ist insbesondere die Verwendung einer Mischung aus Ethanol und Eisessig für die saure Extraktion sinnvoll. Prinzipiell konnten jedoch auch andere Alkohole eingesetzt werden.Of the proteinaceous substance can before Disrupt organoleptic compounds, in particular Glycoalkaloids and lipids by acid extraction and subsequent hot filtration are separated. This Method step is in particular for removing the Solanins from substances containing potato protein make sense. For the scope of the necessary to be used Chemicals it turns out to be cheap, the acidic Extraction on the mechanically crushed, but not yet perform digested substance. In terms of Food suitability is particularly the use of a Mixture of ethanol and glacial acetic acid for acid extraction sensible. In principle, however, other alcohols could be used.

Die proteinhaltige Substanz kann vor dem Aufschließen mit Hexan entfettet werden. Dieser zusätzliche Verfahrensschritt ist vorwiegend bei der Aufarbeitung von Gluten angezeigt. Eine Extraktionsbehandlung mit Alkoholen ist bei Gluten hingegen nicht angebracht, da Gluten alkohollösliche Proteine enthält.The protein-containing substance can be digested with Hexane can be degreased. This additional process step is mainly indicated when processing gluten. Extraction treatment with alcohols is for gluten however, it is not appropriate because gluten is alcohol-soluble Contains proteins.

Die proteinhaltige Substanz kann zu Beginn des Aufschlusses sauer aufgenommen werden. Das saure Aufnehmen der proteinhaltigen Substanz hat sich insbesondere bei der Aufarbeitung von Gluten als sinnvolle und den Aufschluß beschleunigende Maßnahme herausgestellt.The proteinaceous substance can be found at the beginning of the digestion be acidic. The acidic absorption of the proteinaceous substance has been found especially in the Processing of gluten as a useful and the information accelerating measure highlighted.

Der Aufschluß der proteinhaltigen Substanz kann unter Anwesenheit von Wasserstoffperoxyd erfolgen. Die Verwendung von Wasserstoffperoxyd am Aufschluß der proteinhaltigen Substanz ermöglicht die pH-Fällung der aufgeschlossenen Proteine, was ihr Aufkonzentrieren vor der Trocknung erleichtert. Weiterhin wirkt sich das Wasserstoffperoxid in einer helleren Färbung und einem langkettigeren Aufbau der gewonnenen lebensmittelfähigen Proteine aus.The digestion of the proteinaceous substance can be found under Presence of hydrogen peroxide take place. The usage of hydrogen peroxide at the digestion of proteinaceous Substance enables the pH of the digested Proteins, which is their concentration before drying facilitated. The hydrogen peroxide also has an effect a lighter color and a longer chain structure of the obtained from food-grade proteins.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben.The invention will now be described with reference to two Embodiments explained and described in more detail.

Example 1

Bei der Stärkegewinnung aus Kartoffeln angefallene verunreinigte Kartoffelproteine mit einem Anteil von 80 bis 85% Proteinen, 8 bis 10% lipidartigen Verbindungen und 1 bis 2% Mineralstoffen sowie bis zu 0,12% Solanin werden durch Vermahlen mechanisch zerkleinert. Anschließend wird das verunreinigte Kartoffelprotein mit einer Mischung aus 98 Volumenprozent Ethanol und 2 Volumenprozent Eisessig versetzt. Die Einsatzmenge der Mischung aus Ethanol und Eisessig beträgt dabei 3-5 l je kg verunreinigtes Kartoffelprotein. Anschließend wird das verunreinigte Kartoffelprotein 20 Minuten unter Rückfluß und ständigem Umrühren in der Mischung aus Ethanol und Eisessig gekocht. Die Kochtemperatur beträgt ca. 80°C. Nach dem Kochen wird der Sud heiß filtriert und der Rückstand erneut mit 3-5 l der Mischung aus Ethanol und Eisessig je kg aufgenommen und unter Rückfluß und Umrühren 20 Minuten gekocht. Je nach dem Eingangsgehalt und dem gewünschten Endgehalt des Glycoalkaloids Solanin kann dieser Vorgang noch mehrfach wiederholt werden. Sobald die Extraktion beendet ist, wird der Rückstand entweder direkt weiterverarbeitet oder zur Zwischenlagerung eingetrocknet.Potato-derived starch contaminated potato proteins with a share of 80 to 85% proteins, 8 to 10% lipid-like compounds and 1 up to 2% minerals and up to 0.12% solanine mechanically crushed by grinding. Then that will contaminated potato protein with a mixture of 98 Volume percent ethanol and 2 volume percent glacial acetic acid transferred. The amount of the mixture of ethanol and Glacial acetic acid is 3-5 l per kg of contaminated Potato protein. Then the contaminated Potato protein under reflux and constant for 20 minutes Stir cooked in the mixture of ethanol and glacial acetic acid. The cooking temperature is approx. 80 ° C. After cooking the broth is filtered hot and the residue again with 3-5 l the mixture of ethanol and glacial acetic acid per kg and boiled under reflux and stirring for 20 minutes. Depending on Input salary and the desired final salary of Glycoalkaloids Solanin can do this several more times be repeated. As soon as the extraction is finished the residue either processed directly or for Intermediate storage dried.

Nun wird der das Kartoffelprotein enthaltene Rückstand in eine 50%ige Ethanollösung eingerührt, wobei ein Hochdruckdesintegrator im Bypass zu dem Mischungsbehälter betrieben wird. Hierbei entfallen auf jedes kg Rückstand bis zu 20 l Lösungsmittel. Dem Lösungsmittel ist 30%iges Wasserstoffperoxyd so zugegeben, daß dessen Konzentration einem zweifachen molaren Überschuß an Cystein entspricht. Nach Zugabe von bis zu 0,2 mol Alkali je kg Überstand wird kontinuierich weiteres Wasserstoffperoxid zugesetzt. Insgesamt werden zwischen 50 und 100 ml 30%iges Wasserstoffperoxyd je kg aufzuschließendem Überstand hinzugegeben. Während der gesamten Zeit wird homogenisiert. Der gesamte Aufschluß des kartoffelproteinhaltigen Rückstands nimmt etwa 30 Minuten in Anspruch.Now the residue containing the potato protein is in a 50% ethanol solution stirred in, with a High pressure disintegrator in the bypass to the mixing tank is operated. Every kg of residue is accounted for up to to 20 l of solvent. The solvent is 30% Hydrogen peroxide added so that its concentration corresponds to a double molar excess of cysteine. After adding up to 0.2 mol of alkali per kg of supernatant continuously added more hydrogen peroxide. A total of between 50 and 100 ml 30% Hydrogen peroxide per kg of supernatant to be digested added. The whole time is homogenized. The entire digestion of the residue containing potato protein takes about 30 minutes.

Anschließend wird die im Aufschluß gewonnene Lösung bei ca. 4500 xg zwei Minuten zentrifugiert um unlösliche Bestandteile des verunreinigten Kartoffelproteins abzutrennen. Das Aufkonzentrieren der Lösung erfolgt mittels Ultrafiltration, wobei eine Membran mit einer Ausschlußgrenze kleiner als 10 000 Dalton Verwendung findet. Bei der Aufkonzentration der Lösung werden ca. 70% des Anfangsvolumens entfernt.The solution obtained in the digestion is then at approx. 4500 xg centrifuged two minutes for insoluble Components of the contaminated potato protein cut off. The solution is concentrated using Ultrafiltration, being a membrane with an exclusion limit less than 10,000 daltons is used. In the Concentration of the solution is about 70% of the Initial volume removed.

Nach Neutralisation der aufkonzentrierten Lösung wird diese durch Diafiltration entsalzt und gereinigt. Im letzten Verfahrensschritt wird das Kartoffelprotein durch Sprühtrocknung der verbleibenden Lösung gewonnen. Für das getrocknete Kartoffelprotein ergibt sich eine Zusammensetzung aus 89 bis 93% Protein (N x 6,25), 3 bis 5% Asche, ca. 0,4 % Fett und weniger als 0,01% Solanin. Dieser Solaningehalt liegt unter demjenigen einer geschälten Kartoffel von 0,012% der Trockensubstanz. Der Trockensubstanzanteil der sprühgetrockneten Kartoffelproteine beträgt 92 bis 95%.After neutralizing the concentrated solution, it becomes desalted and purified by diafiltration. In the last Process step is through the potato protein Spray drying of the remaining solution obtained. For the dried potato protein results in a composition from 89 to 93% protein (N x 6.25), 3 to 5% ash, approx. 0.4 % Fat and less than 0.01% solanine. This solanine content is below that of a peeled potato of 0.012% the dry matter. The dry matter content of spray-dried potato proteins is 92 to 95%.

Example 2

Schrote der Ölgewinnung wie z. B. aus den Pflanzen Soja und Raps werden nach mechanischer Zerkleinerung direkt in verdünnter Natronlauge aufgeschlossen. Hierbei beträgt der pH-wert der Natronlauge 12,5, sofern die Mischung aus den zerkleinerten Schoten und der Natronlauge während des Aufschlusses homogenisiert wird. Erfolgt ausschließlich ein Umrühren der Mischung, muß hingegen eine 0,1 normale Natronlauge mit einem pH-Wert von 13 Anwendung finden. In diesem Fall nimmt der Aufschluß dennoch mehrere Stunden in Anspruch. Bei Homogenisation der Mischung sind nur einige Minuten erforderlich.Oil extraction pellets such as B. from the plants soy and After mechanical shredding, rapeseed is grown directly in diluted sodium hydroxide solution. Here is the pH of the sodium hydroxide solution 12.5, provided that the mixture of crushed pods and the sodium hydroxide solution during the Digestion is homogenized. Is only a Stir the mixture, however, must be a 0.1 normal Sodium hydroxide solution with a pH of 13 can be used. In in this case the digestion takes several hours Claim. When the mixture is homogenized, there are only a few Minutes required.

Die im Aufschluß gewonnene Lösung wird analog zu Beispiel 1 weiterbehandelt, um die Proteine in lebensmittelfähiger Form zu isolieren.The solution obtained in the digestion is analogous to Example 1 further processed to the proteins in food-grade form isolate.

Claims

1. A process for the production of food-grade proteins from a protein-containing substance, a solution being obtained by disintegrating the protein-containing substance in an alkaline solvent and with homogenization, the heat energy introduced by the homogenization being simultaneously removed again, the alkaline solvent having a pH has greater than 11.5 and / or the alkaline digestion of the protein-containing substance in the presence of a sodium dodecyl sulfate (SDS) is obtained, insoluble constituents of the substance being separated from the solution, the proteins contained in the solution being concentrated, the Solution is desalted after neutralization and the proteins are then isolated by drying, characterized in that the protein-containing substance is digested at room temperature and homogenized by means of high-pressure disintegration.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pH of the solvent is 12.5.

3. The method according to claim 1, characterized in that the Sodium dodecyl sulfate (SDS) after digestion with Potassium salts is precipitated.

4. The method according to claim 2, characterized in that the alkaline solvent is an alcohol solution.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the proteins in the solution be concentrated by ultrafiltration and that the Solution is desalted by diafiltration.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized that before of the proteinaceous substance their digesting organoleptic compounds, in particular Glycoalkaloids and lipids, by acid extraction, especially with ethanol and glacial acetic acid, and subsequent Hot filtration can be separated.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the proteinaceous substance before it Digestion is degreased by extraction with hexane.

8. The method according to claim 1, characterized in that the protein-containing substance acidic at the beginning of the digestion is recorded.

9. The method according to claim 1, characterized in that the Digestion of the proteinaceous substance in the presence of Hydrogen peroxide takes place.